《机电传动控制系统的组成和分类》由会员分享，可在线阅读，更多相关《机电传动控制系统的组成和分类（39页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、11.1 机电传动控制系统的组成和分类,11 直流传动控制系统,最简单继电器-接触器控制系统（断续控制系统） 本章自动调速系统（连续控制系统）,11.1.1 机电传动控制系统的组成组成：由电机、电器、电子部件组合而成。,注：输入量控制量，输出量被控制量。,l 开环控制系统（单向控制）如图11.1所示的G-M系统。开环控制系统往往不能满足高要求的生产机械的需要。,1. 主要参数1) 转速降 (与 无关)2) 调速范围 （前提：生产机械对转速变化率的要求） 3) 静差度（或稳定度、转速变化率）,4) 关系： （ ） 由电机铭牌而定， ，D由生产机械要求而定。 一定，不同的静差度就有不同的D，故在说
2、明系统达到D时，同时说明所允许的最小S。 一定， ，机械特性硬度 。,2.提高机械特性硬度的方法使电动机转速不变。（负载，n）,1) 在电动机轴上安装一台测速发电机BR，输出电势 。2) 偏差电压 （给定电压） 负反馈控制3) 加一个放大器， ，n不变（负载变动）。,注：a） 稍变化， 更大变化。b） ，维持 。,l 闭环控制系统（正向控制和反向反馈控制）如上述自动调速系统。1. 方框图：,2. 常用系统：电机放大器、磁放大器和晶闸管调速系统。,11.1.2 自动控制系统的分类 按反馈方式转速负反馈、电势负反馈、电压负反馈、电流正反馈控制系统； 按复杂程度单环、多环自动调节系统； 按被调量与给
3、定量的差别有静差、无静差调 节系统； 按给定量变化规律定值调节系统、程序控制系统、随动系统； 按调节动作与时间的关系断续、连续控制系统； 按元件特性线性、非线性控制系统。,作业： P:322 11.12，11.56,11.2 调速方案的选择 11.2.1 机械与电气调速方法,1. 电气调速的优缺点1) 简化机械变速机构；2) 提高传动效率，操作简单；3) 无级调速；4) 便于远距离控制和自动控制；5) 应用广泛；6) 电气系统复杂，投资大些。 （缺点）,2. 电气与机械配合调速1) 电气方面得到多种转速；2) 机械方面用机械变速机构的换挡进行变速。,11.2.2 生产机械对自动调速系统技术指标
4、的要求（调速方案的选择）1. 静态技术指标,1) 静差度生产机械运行时转速稳定的程度。S 应小于一定数值。如：普通车床 S 30% ，精度高的造纸机 S 0.1% 等。l 机械特性越硬， ，转速稳定性 。l 时，满足 S 要求；其它转速时一定满足 S 要求。,静差度调速范围调速的平滑性,2) 调速范围生产机械所要求的转速调节的最大范围。如：车床 D 为 20120，机床的进给机构 D 为 530000等。l 联合调速时，D（生产机械） De（电气）Dm（机械）。,3) 调速的平滑性用两个相邻调速级的转速差来衡量。l D 一定，稳定运行转速级数，调速的平滑性；级数，称无级调速。l 不同的生产机械
5、，可采用有级或无级调速。,2. 动态技术指标由于电磁、机械惯性，调速过程经过一段过渡过程，即动态过程。,1) 最大超调量 l 一般为 (1035)% 。l ，不满足工艺要求； ，过渡过程缓慢。,最大超调量过渡过程时间振荡次数,2) 过渡过程时间 T 从输入控制（或扰动）作用于系统开始到被调量 进入 稳定值区间时为止的一段时间。,3) 振荡次数在过渡过程时间 T 内， 在其稳定值上下摆动次数（图中所示为1次）。l 系统1：T较大l 系统2：振荡次数较多l 系统3：较理想,如：龙门刨床允许一次振荡；造纸机不允许有振荡的过渡过程。,11.2.3 根据生产机械的负载性质来选择电动机的调速方式l 在调速
6、过程中，电动机负载能力（即输出）在不同 下是不同的。l 为保证在 D 内电动机得到最充分利用，则选择调速方案时，必须使电动机的负载能力与生产机械的负载性质相匹配。,1. 生产机械的负载特性1) 恒转矩型 = 常数，如：起重机、机床进给运动。2) 恒功率型 = 常数，如：车床主轴运动。,注： 粗加工精加工,2. 电动机的负载能力（调速时）,1) 直流电机调压调速（恒 T 型）、调磁调速（恒 P 型）2) 交流电机变极调速、变频调速l 变极（p）调速双速异步电动机，定子绕组 Y 改成 YY（恒 T 型）， 改成 YY（恒 P 型）。l 变频（f）调速固有特性以上（恒 P 型，很少），以下（恒 T
7、型，常用）。,3. 配合性质电动机在调速过程中，输出的 T 和 P 能否达到最大，取决于生产机械 和 的大小及其变化规律。,1) 生产机械 常数，调速方式选用恒 T 型，且电动机 。 2) 生产机械 常数，调速方式选用恒 P 型，且电动机 。,故 电动机在 D 内任何 下运行，均保持，使电动机得到最充分利用。,作业： P:322 11.34,11.3 几种常见的直流传动控制系统（简介）晶闸管-电动机直流传动控制系统晶体管-电动机直流脉宽调速系统微型计算机控制的直流传动系统,11.3.1 晶闸管-电动机直流传动控制系统单闭环直流调速系统双闭环直流调速系统三闭环直流调速系统可逆直流调速系统,1.
8、单闭环直流调速系统（ n 单闭环调速系统速度调节器 ASR ）,无静差调速系统的特点：l 实现转速的无静差调节；l 动态响应较快；l 满足一般生产机械对调速的要求。,注：a）由PI调节器组成速度调节器ASR。b）对于频繁处于正反转工作状态的生产机械，宜采用双闭环（或可逆）调速系统。如：龙门刨床、可逆轧钢机（生产率，过渡时间，T动，I）。,2. 双闭环直流调速系统（ n、I 双闭环调速系统速度调节器 ASR、电流调节器 ACR）,特点：l 系统的静特性很硬，基本上无静差；l 启动时间短，动态响应快；l 系统的抗干扰能力强；l 调整方便（先调电流环，再调速度环）；l 应用广泛（在自动调速系统中）。
9、,3. 三闭环直流调速系统（ n、I、电流变化率调节器或电压调节器）特点：l 进一步改善系统的调速性能；l 大大提高系统的可靠性。,4. 可逆直流调速系统1) 电枢反接的可逆线路2) 励磁反接的可逆线路（用得较少）,环流不流过负载而只流过两组晶闸管电路的电流。 调速方式：l 有环流调速（可控有环流）l 无环流调速（逻辑无环流、错位无环流）,注：交叉连接用于有环流的三相全控桥。此外，一般采用反并联连接。,接线方式：l 反并联连接（一个交流电源供电）l 交叉连接（两个独立的交流电源分别供电）,如：三相半波反并联、无环流可逆线路。,11.3.2 晶体管-电动机直流脉宽调速系统（大功率晶体管）,与晶闸
10、管直流调速系统比较： 1. 主电路所需的功率元件少。 2. 控制线路简单。 3. 频带宽（动态响应速度和稳速精度等性能指标较好）。 如：晶体管脉宽调制（PWM）放大器的开关频率为1kHz3kHz；晶闸管三相全控整流桥的开关频率为300Hz。 4. 电压放大系统不随输出电压而变化（低速性能较好，调速范围很宽）。 5. 适用于中、小容量的调速系统（受最大电压、电流限制）。,11.3.3 微型计算机控制的直流传动系统,特点： 1. 系统的硬件结构简单（单片机）； 2. 系统的（不同的）控制规律由（容易更改的）软件实现（配备少量的接口电路）； 3. 运算速度快； 4. 可靠性高； 5. 成本低； 6. 具有保护、诊断和自检功能； 7. 能实现数模混合控制或全数字量控制； 8. 向集成化、小型化和智能化方向发展。,如：MCD-型微机控制直流调速系统（1995年，武汉重型机床厂与华中理工大学研制成功）。,作业： P:323 11.17， 11.27,
